Arenlar (aromatik uglevodorodlar)

Arenlar (aromatik uglevodorodlar)
Molekulasi tarkibida benzol yoki uning gomologlarini saqlaydigan karbosiklik birikmalarga aromatic uglevodorodlar deb aytiladi. Ularning birinchi vakili benzol bo’lib, uni 1825-yilda ingiliz kimyogari va fizigi M.Faradey koks gazidan ajratib olgan. Empirik formulasi C6 H6. Benzol +80,1°Cda qaynaydigan o’ziga xos hidga ega bo’lgan harakatchan rangsiz suyuqlik. Bu qator uglevodorodlar CnH2n-6 umumiy formulaga ega. Umumiy formuladan foydalanib, aromatic uglevodorodlar gomologik qatorini hosil qilish mumkin:

CnH2n-6
N=6 C6H6

N=7 C7H8
N=8 C8H10
N=9 C9H12
N=10 C10H14
Benzol qatori uglevodorodlari o’ziga xos aromatic xususiyatlarga ega ekanligi birikmalarni almashinish reaksiyasiga oson kirishishi va oksidlovchilarga nisbatan turg’un ekanligi bilan tushuntiriladi. Buning sababi benzoldagi har bir uglerod atomida uchtadan σ-bog’ (ikkitasi qo’shniuglerod atomiga, uchinchisi vodorod atomiga) va bittadan π-bog’larni borligi hamda bu bog’lar electron bulutini molekula tekisligiga perpendikular joylashib harakatlanishidadir.
Demak, benzoldagi oltita uglerod atomining hammasi bir xil holatda bo’lib, ularning qaysi biri oddiy bog’ bilan, qaysi biri qo’shma bog’ bilan bog’langanligini ko’rsatib bo’lmaydi. Shuning

Uchun 1865-yilda nemis kimyogari A.Kekule benzol tuzilishini quyidagi ikki ko’rinishda ifodalaydi.

Benzol halqasidagi 6 ta uglerod atomi s-bog’ bilan bog’langan bo’lib, bu bog’larning uzunligi 1,40 °A, ular yassi oltiburchakni tashkil etib, bitta tekislikda yotadi. Benzol molekulasida uglerod atomlari sp²-gibridlangan holatdadir. Benzol molekulasining hosil bo’lish energiyasi (uchta C-C oddiy bog’ 243kkal/mol, uchta qo’shbog’ 441 kkal/mol va oltita C-H oddiy bog’ 544 kkal/mol) 1278 kkal/mol gat eng. Ammo benzol hosil bo’lishi uchun sarflangan energiya 1314 kkal/mol ni tashkil etadi. Bu energiyalar o’rtasidagi farq 36 kkal/mol ni tashkil qilib, benzol halqasining kuchlanish energiyasi yoki rezonans energiya deb ataladi. Demak, benzol halqasidagi kuchlanishni bartaraf etish uchun 36kkal/mol energiya talab etiladi va shu bilan benzol halqasining turg’unligi tushuntiriladi. Kimyoviy adabiyotlarda organic birikmalar molekulalarida aromatic sistemani ko’rsatuvchi qo’shbog’ va oddiy bog’lar o’rniga umumiy electron bo’lishini tasvirlovchi chiziq doira bilan ko’rsatiladi.
Nomenklaturasi va izomeriyasi. Benzol qatori uglevododrodlarini nomlash uchun benzol asos qilib olinib, undagi nechta vodorod atomlari qanday radikalga almashgan bo’lsa, shu radikal o’qilib, oxiriga benzol so’zi qo’shib yoziladi.

CH3

C H3 CH2―CH3 CH2― CH2 ― CH2 HC
CH3
Metilbenzol etilbenzol propilbenzol izopropilbenzol

Benzol gomologlari alkilbenzollar deyiladi. Benzol uglevodorodlarni bir atom vodorodga kam yozilsa, bir valentli aromatic radikallar yoki arillar (Ar bilan belgilanadi) hosil bo’ladi.

Masalan, benzoldan C6H5― fenil (uni ph bilan belgilanadi), taluoldan
CH3C6H4― tolil, ksiloldan (CH3)2C6H3― ksilillar hosil bo’ladi. Benzolning ikki valentli radikali C6H4Benzol halqasidagi hamma uglerod va vodorod atomlari bir xil qiymatga ega bo’lganligi uchun uning bir atom vodorodi o’rniga almashingan hosilalari bitta izomerga ega bo’ladi.
Benzol halqasidagi ikkita vodorod atomlari alkillarga o’rin almashsa, ularning joylanishiga qarab uch xil isomer hosil bo’ladi.
Agar alkillar yonma-yon turgan uglerod atomlarida joylashgan bo’lsa, orto-izomer (“o” harfi bilan belgilanadi) deyiladi.
Agar alkillar bitta uglerod atomi bilan ajralgan uglerod atomlariga joylashgan bo’lsa, meta-izomer (“m” vharfi bilan belgilanadi) deyiladi. Agar alkillar ikkita uglerod atomi bilan ajralgan uglerod atomlariga joylashgan bo’lsa, para-izomer (“p” harfi bilan belgilanadi) deb aytiladi.
Olinish usullari. Aromatik uglevodorodlar, asosan toshko’mir va neftni qayta ishlab olinadi.
Metallurgiya sanoatida ishlatiladigan koks olish uchun toshko’mir yuqori temperaturada quruq haydaladi. Natijada koks gazi, toshko’mir smolasi, ammiakli suv va koks hosil bo’ladi. Koks gazi yonilg’I va xomashyo sifatida ishlatiladi. Toshko’mir smolasini maxsus haydaydigan asbobda qayta haydab fraksiyalarga ajratiladi. Fraksiyalarni qayta ishlab benzol, toluol, ksilol, naftalin, antratsen, fenantren va boshqa aromatic uglevodorodlar olinadi.
Arenlar quyidagi usullar bilan sintez qilinadi:
1.1877-yilda Sh.Fridel- D.krafts usuli bo’yicha ham labaratoriyada, ham sanoatda aromatik uglevodorodlar aromatik yadroga alyuminiy xlorid ishtirokida alkyl xlorid ta’sir ettirib olinadi.